一种微合金化钢的动态再结晶行为研究

何群才 张秀香

摘 要：利用Gleeble-2000热模拟实验机对含硼微合金化钢进行高温单道次热压缩实验，研究了不同变形温度（850-1100℃），应变速率（0.1-10s-1）条件下的动态再结晶行为。结果表明：该合金化钢在实验中存在动态再结晶和动态回复现象，当变形温度越高，变形速率越低时，越易发生动态再结晶。利用Origin软件，运用回归分析法计算出实验钢的热变形激活能为285.864kJ/mol，确定了该实验钢的Z参数关系式。

关键词：微合金化钢;热模拟;动态再结晶;激活能

中图分类号：TG142.33 文献标识码：A 文章編号：1671-2064（2019）14-0087-02

随着工业生产的发展，社会对传统钢铁材料提出了高性能，低成本，轻量化的要求，高强度低碳贝氏体钢具有良好的综合力学性能，广泛用于建筑，石油管线，汽车面板，舰船，桥梁等，很好的顺应了时代的这种需求[1]。用TMCP工艺生产低碳微合金钢在连续冷却过程中获得贝氏体组织的关键是要抑制先共析铁素体的形成，在钢中加入微量元素硼，利用硼向晶界强烈偏聚的特性来抑制多边形铁素体转变，在较宽冷却速度范围内都可得到贝氏体组织。加入成本较低的硼元素，不但可以节约大量镍、铬、钼等昂贵的合金元素，而且有利于将钢的高强度同良好可焊性和抗冷脆能力相结合，还可提高晶界强度进而提高抗氢致晶间断裂的能力，同时对低碳贝氏体钢的微观组织和力学性能也有明显影响[2]。

目前，国内外很多学者对硼在钢中的作用进行了研究，这些研究主要集中在硼在奥氏体晶界的偏聚行为、连续冷却下组织的转变、热塑性的影响及淬透性的影响等。以往研究很少考虑硼对低碳锰钢动态再结晶的影响，而奥氏体的晶粒尺寸，分布及织构等显著影响钢铁材料的力学性能，其在热轧制过程中的动态再结晶行为影响显著，所以有必要深入研究含硼低碳钢的动态再结晶行为，进而提高含硼钢的组织和性能。本文利用热模拟试验机，采用单道次压缩实验研究了一种含硼微合金的动态再结晶行为，获得了实验钢的再结晶激活能，确定Z参数关系式。

1 实验方法

实验用钢采用25kg真空感应炉冶炼，利用东北大学RALФ450试验机热轧成12mm板材，其化学成份如表1所示，将钢板加工成Ф8×15mm圆柱试样。利用Gleeble-2000热模拟机将试样以10℃/s速度加热到1150℃，保温3min，使奥氏体充分均匀化，然后以10℃/s速度冷却到变形温度：1100、1050、1000、950、900和850℃。保温30s，进行单道次压缩试验，应变速率分别为0.1、1、5和10s-1。最大应变量为0.9。

2 实验结果与分析

2.1 实验钢的应力-应变曲线

图1为实验钢在变形温度850-1100℃，应变速率0.1、1、5和10s-1变形条件下的应力-应变曲线，从图1可知，曲线为2种类型：第一种是变形初期应力随应变的增加先急速增加，然后出现峰值后应力开始下降，下降一定程度然后几乎保持不变，曲线呈近似水平的直线，即为动态再结晶型。第二种类型曲线先增加，然后趋于平缓，即为动态回复型。如图1（b）应变速率为1s-1时温度在900℃以下为动态回复型，在950℃以上为动态再结晶型。此外从图1（a-d）还可以看出，在相同的应变速率下，峰值应变和峰值应力均随变形温度的降低而增加。图1（e）为900℃时，不同应变速率下实验钢的流变应力曲线，可见，当速率为0.1s-1时为明显动态再结晶曲线，而速率大于0.1s-1时曲线均趋于平缓，为动态回复型。在热压缩过程中，温度越高，变形速率越低，越易发生动态再结晶。这是因为温度越高，原子热振幅越大，降低原子间的结合力，滑移运动阻力减小，降低了变形抗力，易发生动态再结晶现象。当变形速率较低时，有充分的时间进行软化，晶粒有足够的时间长大，易发生动态再结晶。

2.2 动态再结晶激活的确定

3 结语

（1）本文实验微合金钢在不同变形条件下发生相应的动态再结晶及动态回复现象，变形温度越高，应变速率越低，峰值应力越小，越容易发生动态再结晶。

（2）本文实验钢的动态再结晶激活能为285.864kJ/mol，相比较而言微合金化后能降低动态再结晶的激活能。Z参数与的关系式为：Z=exp[Qdef/（RT）]=exp[286570/（RT）]。

参考文献

[1] 李秉军，李晶，刘伟健，张逖.TMCP生产低碳贝氏体钢中微合金化元素的作用机理研究[J].钢铁钒钛，2013，34（3）：77-82.

[2] 王克鲁，鲁世强，康永林，李鑫.郑海忠.硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响[J].金属热处理，2009（34）：6-9.

[3] 李曼云，孙本荣.钢的控制轧制和控制冷却技术手册[M].冶金工业出版社，1990.

[4] 窦晓峰，鹿守理，赵辉.Q25钢动态再结晶模型的建立[J].北京科技大学学报，1998，20（5）：467-470.

[5] Anan G，Nakajima S，Miyahara M，et al.Model for recovery and recrystallization of hot deformed austenite considering structural heterogeneity[J].ISIJ International，1992，32（3）：261-266.